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第1章 光通信概述1

1.1 光波的电磁频谱1

1.2 光通信发展2

1.3 光通信系统组成6

1.4 光通信系统的基本问题与主要性能指标10

1.4.1 衰减10

1.4.2 色散11

1.4.3 最大比特率11

1.4.4 带宽11

1.4.5 传输距离12

1.4.6 通信容量12

习题13

第2章 光通信的理论基础14

2.1 光的波粒二象性14

2.2 电磁场理论基础16

2.2.1 电磁场基本方程16

2.2.2 电磁场边界条件17

2.2.3 波动方程和亥姆霍兹方程19

2.2.4 均匀平面电磁波20

2.2.5 平面电磁波的偏振状态21

2.2.6 平面波的反射和折射21

2.3 光学理论基础23

2.3.1 几何光学的基本定律23

2.3.2 光源与光谱24

2.3.3 光的干涉与衍射25

2.3.4 光与介质的相互作用27

2.3.5 非线性光学效应30

2.3.6 光在介质中传播31

习题31

第3章 光纤33

3.1 光纤概述33

3.1.1 光纤结构33

3.1.2 光纤材料33

3.1.3 光纤制造33

3.1.4 光纤分类34

3.1.5 光缆36

3.2 光纤传输理论39

3.2.1 阶跃型光纤的光线理论分析39

3.2.2 阶跃型光纤的标量近似分析43

3.2.3 渐变型光纤的光线理论分析46

3.3 光纤的传输特性48

3.3.1 光纤损耗48

3.3.2 光纤色散51

3.3.3 光纤可用频谱54

3.4 常用单模光纤54

3.4.1 常规单模光纤54

3.4.2 色散位移光纤（DSF）55

3.4.3 非零色散光纤（NZDF）55

3.4.4 色散平坦光纤（DFF）56

3.4.5 色散补偿光纤（DCF）56

3.5 光纤的非线性效应56

3.5.1 自相位调制与交叉相位调制57

3.5.2 四波混频57

3.5.3 受激布里渊散射58

3.5.4 受激拉曼散射58

习题59

第4章 光通信器件61

4.1 半导体激光器61

4.1.1 半导体激光器原理61

4.1.2 激光器的基本组成64

4.1.3 半导体激光器的机理65

4.1.4 制作激光器的材料67

4.1.5 F-P腔激光器68

4.1.6 量子阱半导体激光器69

4.1.7 分布反馈激光器70

4.1.8 半导体激光器的工作特性71

4.1.9 光纤通信使用的激光器74

4.1.10 固体蓝光激光器74

4.2 半导体发光二极管（LED）76

4.2.1 LED工作原理76

4.2.2 LED工作特性76

4.3 光放大器76

4.3.1 概述76

4.3.2 光放大器分类78

4.3.3 掺饵光纤放大器（EDFA）78

4.3.4 拉曼光纤放大器（SRA）82

4.3.5 半导体光放大器84

4.3.6 其他光放大器86

4.4 光检测器87

4.4.1 半导体的光电效应87

4.4.2 PIN光电二极管88

4.4.3 雪崩光电二极管89

4.4.4 光检测器性能参数90

4.4.5 光检测器噪声91

4.5 其他光通信器件92

4.5.1 连接器92

4.5.2 光纤耦合器94

4.5 3 光滤波器95

4.5.4 光衰减器97

4.5.5 光开关98

4.5.6 光隔离器与光环形器99

4.5.7 波分复用器/解复用器100

4.5.8 调制器102

习题105

第5章 光纤通信系统106

5.1 数字光纤通信系统106

5.1.1 数字光纤通信系统的基本组成106

5.1.2 数字光发送机107

5.1.3 数字光接收机111

5.1.4 强度调制-直接检波光纤数字通信系统114

5.1.5 SDH光纤通信系统119

5.1.6 数字光纤通信系统设计127

5.1.7 数字光纤通信系统的可靠性133

5.2 模拟光纤通信系统36

5.2.1 模拟光纤通信系统组成136

5.2.2 模拟信号的强度调制137

5.2.3 模拟基带直接光强调制光纤传输系统139

5.2.4 多信道模拟光纤传输系统142

5.3 波分复用（WDM）光纤传输系统143

5.3.1 WDM概述143

5.3.2 WDM系统的基本形式145

5.3.3 WDM系统组成146

5.3.4 WDM系统规范147

5.4 光孤子通信系统150

5.4.1 光孤子通信原理150

5.4.2 光孤子通信系统组成152

5.4.3 光孤子通信的关键技术153

5.5 相干光通信系统154

5.5.1 相干光通信原理154

5.5.2 相干光通信系统组成155

5.5.3 相干光通信的优点156

5.5.4 相干光通信的关键技术156

习题157

第6章 光网络158

6.1 光网络概述158

6.1.1 通信网络的发展158

6.1.2 通信网络分层模型159

6.1.3 光传送网与全光网络159

6.1.4 光传送网的分层结构160

6.2 SDH传送网161

6.2.1 SDH传送网分层模型161

6.2.2 SDH传送网物理拓扑结构163

6.2.3 SDH传送网的保护技术164

6.2.4 SDH组网172

6.2.5 SDH网络管理173

6.3 WDM光传送网178

6.3.1 WDM与光传送网178

6.3.2 WDM传送网的优点178

6.3.3 光分插复用器（OADM）179

6.3.4 光交叉连接（OXC）183

6.3.5 光交换技术186

6.3.6 波长转换技术189

6.3.7 WDM网络管理192

6.4 光接入网194

6.4.1 光接入网的基本概念194

6.4.2 光接入网的分类196

6.4.3 光接入网的拓扑结构197

6.4.4 光纤以太网198

6.4.5 无源光网络（PON)205

6.4.6 混合光纤同轴网（HFC）209

6.5 光因特网（IP over WDM）213

6.5.1 什么是光因特网213

6.5.2 IP over X214

习题216

第7章 无线激光通信217

7.1 大气激光通信217

7.1.1 大气激光通信概述217

7.1.2 激光在大气信道中的传播特性221

7.1.3 大气激光通信的关键技术226

7.1.4 大气激光通信系统232

7.2 水下激光通信234

7.2.1 水下激光通信的应用234

7.2.2 海水信道235

7.2.3 海水信道的损耗特性238

7.2.4 固体蓝光激光器239

7.2.5 对潜蓝绿激光通信系统241

7.3 卫星激光通信242

7.3.1 卫星通信概述242

7.3.2 卫星激光通信系统简介243

7.3.3 自由空间的光传播244

7.3.4 星间激光通信中的光学天线246

7.3.5 星间激光通信中的PAT系统248

7.3.6 星间激光通信系统250

习题251

参考文献252